CN210155399U - 一种变焦镜头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种变焦镜头，包括感光芯片，感光芯片的一侧设有能相对感光芯片固定的第一透镜群和第三透镜群，第三透镜群设置在第一透镜群和感光芯片之间，第三透镜群与感光芯片之间设有能相对感光芯片移动的第四透镜群，第一透镜群与第三透镜群之间设有当镜头从短焦距向长焦距的调焦时逐渐向第三透镜群靠拢的第二透镜群，第二透镜群与第三透镜群之间设有能控制进入镜头光束量的光阑；第一透镜群的焦距为正，第二透镜群的焦距为负，第三透镜群的焦距为正，第四透镜群的焦距为正；第三透镜群包括一枚非球面镜片，第四透镜群包括一枚非球面镜片。本实用新型镜头的透过率较高，成像效果好，分辨率高，畸变小，体积小，像面大且红外共焦。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种变焦镜头。
【背景技术】
目前变焦镜头广泛应用到人们的日常生活中，当前市场往高分辨率和高像质的方向发展，为了获得更好的成像品质，使用像素点更大，像素点更多的芯片是解决问题的根本途径之一，但是目前的安防监控、路况监控装置存在如下缺点：
普通的变焦镜头往往无法做到大像面与体积兼容，像面增大同时会引起镜头体积的急剧变化，目前市场上的大画面的监控镜头，如芯片1.7″左右的镜头，像面大小达到9.5mm的，大多是定焦镜头，在监控距离发生变化时难以控制，且长度较长，通常大于70mm；
分辨率低，目前市面上主流的高像质的监控镜头，其分辨率多是1080p，像素点数200万的，然而随着数据传输速度的提升，更高像质的画面传输成为可能，200万像素已经不能满足需求。目前主流的1080P的镜头像面主要是1/2.8″的，使用有效成像面对角线6.2mm的1/2.8″的CMOS的芯片，其像素点大小仅有2.8μm，分辨率不是很高。而且由于像素点很小，其感光性及色彩还原等性能都不是很理想，急需性能改进；
目前市场上的监控镜头，基本在不同焦距下镜头光学畸变变化较大，不利于应用在当前逐渐普及的人脸识别，车牌识别等人工智能相关领域；
目前市场上的监控镜头，基本是非红外共焦镜头，因此在光学波长段较多的场合如傍晚，或晚上有部分灯光照明时，拍摄的画面无法整体清晰，总会有部分模糊。
【实用新型内容】
本实用新型目的是克服了现有技术的不足，提供一种较少镜片数量的情况下获得较高品质，而且体积较小，镜头的透过率较高，成像效果好，在多种波段存在的条件下使画面整体都清晰，高分辨率、小畸变、小体积、大像面以及红外共焦的变焦镜头。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种变焦镜头，包括能将光线转变为电信号的感光芯片5，所述的感光芯片5的一侧设有能相对感光芯片5固定的第一透镜群1和第三透镜群3，所述的第三透镜群3设置在第一透镜群1和感光芯片5之间，所述的第三透镜群3与感光芯片5之间设有能相对感光芯片5移动的第四透镜群4，所述的第一透镜群1与第三透镜群3之间设有当镜头从短焦距向长焦距的调焦时逐渐向第三透镜群3靠拢的第二透镜群2，所述的第二透镜群2与第三透镜群3之间设有能控制进入镜头光束量的光阑6；所述的第一透镜群1的焦距为正，所述第二透镜群2的焦距为负，所述第三透镜群3的焦距为正，第四透镜群4的焦距为正；所述的第三透镜群3包括一枚非球面镜片，所述的第四透镜群4包括一枚非球面镜片。
如上所述的变焦镜头，其特征在于所述的非球面镜片为玻璃非球面镜片。
如上所述的变焦镜头，其特征在于所述的第一透镜群1包括从物侧至像侧依次设置的焦距为负的第一镜片11、焦距为正的第二镜片12和焦距为正的第三镜片13
如上所述的变焦镜头，其特征在于所述的第二透镜群2包括从物侧至像侧依次设置的焦距为负的第四镜片21、焦距为负的第五镜片22和焦距为正的第六镜片23。
如上所述的变焦镜头，其特征在于所述的第三透镜群3包括从物侧至像侧依次设置的焦距为正的第七镜片31、焦距为正的第八镜片32和焦距为负的第九镜片33，所述的第七镜片31为非球面镜片，所述的第八镜片32和第九镜片33组成胶合镜片。
如上所述的变焦镜头，其特征在于所述的第四透镜群4包括从物侧至像侧依次设置的焦距为正的第十镜片41、焦距为正的第十一镜片42、焦距为负的第十二镜片43、焦距为负的第十三镜片44和焦距为正的第十四镜片45，所述的第十镜片41为非球面镜片，所述的第十一镜片42和第十二镜片43组成胶合镜片。
如上所述的变焦镜头，其特征在于所述的第三透镜群3的非球面镜片和第四透镜群4的非球面镜片的表面形状满足以下方程：
在公式中，参数c为半径所对应的曲率，r为径向坐标,其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数。当k系数小于-1时面形曲线为双曲线，等于-1时为抛物线，介于-1到0之间时为椭圆，等于0时为圆形，大于0时为扁圆形，α1至α8分别表示各径向坐标所对应的系数。
如上所述的变焦镜头，其特征在于所述的第一透镜群1与第三透镜群3之间的间隔为22.3mm，第二透镜群2与第三透镜群3之间的间隔为13.2-25.7mm，第三透镜群3与第四透镜群4之间的间隔为0.5-2.5mm，第四透镜群4与感光芯片5像面的距离为4.76-6.76mm。
与现有技术相比，本实用新型有如下优点：
1、本实用新型的变焦镜头使用了4个镜片群组，第一透镜群1与第三透镜群3之间设有能相对感光芯片5移动的第二透镜群2，第一透镜群1和第二透镜群2的间隔是变化的，第三透镜群3和第二透镜群2的间隔是变化的，前3个镜片群组间间隔的变化使镜头的焦距发生变化，第4个镜片群组用于对焦功能，镜头在短焦焦距达到10mm，长焦焦距大于30mm，相对于现有技术的镜头，本实用新型的变焦镜头的短焦焦距更短，长焦焦距更长；
2、本实用新型的变焦镜头使用了含2枚非球面玻璃镜片在内14枚镜片，在较少镜片数量的情况下获得较高的品质，而且体积较小，镜头的透过率也较高；
3、本实用新型的变焦镜头使用可变光阑，并且可以保证变焦全程光圈全开，在近焦端和长焦端FNO达到1.70以下，有极高的感光性能，在调节光圈变化的情况下，适合多种照明状况下使用，还可以调节清晰度，提高镜头效果；
4、本实用新型的变焦镜头使用玻璃非球面镜片，而不是塑料非球面镜片，因此温度变化对镜头的性能影响很小，在多种环境下均可使用；
5、本实用新型的整个镜头以第一透镜群为最高点，且第一透镜群与感光芯片之间的距离位置是不发生变化的，其长度小于50mm，镜头体积小；
6、本实用新型能够达到高于8M(像素800万像素)的分辨率，以9.5mm的1.8"的CCD为例，本实用新型可以达到中心分辨率高于200lp/mm、周边0.7H(70％对角线位置)分辨率高于180lp/mm，分辨率高；
7、本实用新型的变焦镜头利用第四透镜群实现AF自动对焦功能，从最远的无穷远到最近的1000mm微距都能够成清晰的影像，成像效果好；
8、本实用新型的镜头实现了全程红外共焦，在可见光波长段430nm-650nm和红外灯波长段830nm-870nm可以同时达到清晰，因此在多种波段存在的条件下使画面整体都清晰。
【附图说明】
图1是本实用新型的系统光学图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
如图1所示，一种变焦镜头，包括能将光线转变为电信号的感光芯片5，所述的感光芯片5的一侧设有能相对感光芯片5固定的第一透镜群1和第三透镜群3，所述的第三透镜群3设置在第一透镜群1和感光芯片5之间，所述的第三透镜群3与感光芯片5之间设有能相对感光芯片5移动的第四透镜群4，所述的第一透镜群1与第三透镜群3之间设有能相对感光芯片5移动的第二透镜群2，所述的第二透镜群2在镜头从短焦距向长焦距的变化过程中逐渐向第三透镜群3靠拢，所述的第二透镜群2与第三透镜群3之间设有能控制进入镜头光束量的光阑6。所述的第三透镜群3包括一枚非球面镜片，所述的第四透镜群4包括一枚非球面镜片。
本实用新型由14枚镜片组成。第一透镜群1整体的焦距为正，该第一透镜群1由三枚镜片组成，包括从物侧至像侧依次设置的第一镜片11、第二镜片12和第三镜片13，其中第一镜片11的焦距为负，第二镜片12和第三镜片13的焦距为正。第一镜片11和第二镜片12组成胶合镜片，可以有效的校正色差。
第二透镜群2整体的焦距为负，该第二透镜群2由三枚镜片组成，包括从物侧至像侧依次设置的第四镜片21、第五镜片22和第六镜片23，其中第四镜片21的焦距为负，第五镜片22的焦距为负，第六镜片23的焦距为正。第四镜片21采用高折射率且高色散的材料制成，可以有效的矫正镜头在短焦时的畸变，同时能够大幅度提高短焦状态下的分辨率。第五镜片22和第六镜片23组成胶合镜片，可以有效的校正色差。
第三透镜群3整体焦距为正，该第三透镜群3由三枚镜片组成，包括从物侧至像侧依次设置的第七镜片31、第八镜片32和第九镜片33，其中第七镜片31的焦距为正，第八镜片32的焦距为正，第九镜片33的焦距为负。第七镜片31为玻璃非球面镜片，第三透镜群3的前端使用玻璃非球面镜片可以校正大部分的像差，使得镜头获得较高的成像质量，同时也能减小第三透镜群3与第一透镜群1和感光芯片5的距离，缩小镜头体积，且第三透镜群3的口径最小，使用非球面镜片可降低镜头成本。第八镜片32和第九镜片33组成胶合镜片，可以有效的校正色差，得到红外光与可见光线共焦效果，且拍摄的画面色彩还原更好。
第四透镜群4整体的焦距为正，该第四透镜群4可由五枚镜片组成，包括从物侧至像侧依次设置的焦距为正的第十镜片41、焦距为正的第十一镜片42、焦距为负的第十二镜片43、焦距为负的第十三镜片44和焦距为正的第十四镜片45。第十一镜片42和第十二镜片43组成胶合镜片，主要起到对焦作用，其正负的组合可以有效的减少变焦过程中镜头的像差变化，且第十镜片41为非球面镜片，可大大减小镜头场曲。
第三透镜群3的非球面镜片和第四透镜群4的非球面镜片的表面形状满足以下方程：
在公式中，参数c为半径所对应的曲率，r为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数。当k系数小于-1时面形曲线为双曲线，等于-1时为抛物线，介于-1到0之间时为椭圆，等于0时为圆形，大于0时为扁圆形，α1至α8分别表示各径向坐标所对应的系数，通过以上参数可以精确设定透镜前后两面非球面的形状尺寸。
镜头FNO＝EFL(焦距)/D(光圈直径)，对于成像镜头，光圈直径越大，通光量就越大；在一般环境下由于传感器会自动调整曝光值，此时就比较不出FNO数值不同镜头的好坏，但在低照度的环境条件下，传感器曝光已经到极限，因此FNO数值小的镜头会有比较佳的表现，本实用新型的变焦镜头使用可变光阑6，而且近焦端和长焦端FNO数值都能达到1.7以下，全焦距段都有极高的感光性能，在调节光圈变化的情况下，适合多种照明状况下使用，还可以调节清晰度。
下面举一高倍变焦镜头的实际设计案例：
群组变焦、调焦移动范围：
第一透镜群1与第三透镜群3之间的间隔为22.3mm，第二透镜群2与第三透镜群3之间的间隔为13.2-25.7mm，第三透镜群3与第四透镜群4之间的间隔为0.5-2.5mm，第四透镜群4与感光芯片5像面的距离为4.76-6.76mm。
Claims (8)
1.一种变焦镜头，其特征在于：包括感光芯片(5)，所述的感光芯片(5)的一侧设有能相对感光芯片(5)固定的第一透镜群(1)和第三透镜群(3)，所述的第三透镜群(3)设置在第一透镜群(1)和感光芯片(5)之间，所述的第三透镜群(3)与感光芯片(5)之间设有能相对感光芯片(5)移动的第四透镜群(4)，所述的第一透镜群(1)与第三透镜群(3)之间设有当镜头从短焦距向长焦距的调焦时逐渐向第三透镜群(3)靠拢的第二透镜群(2)，所述的第二透镜群(2)与第三透镜群(3)之间设有能控制进入镜头光束量的光阑(6)；所述的第一透镜群(1)的焦距为正，所述第二透镜群(2)的焦距为负，所述第三透镜群(3)的焦距为正，第四透镜群(4)的焦距为正；所述的第三透镜群(3)包括一枚非球面镜片，所述的第四透镜群(4)包括一枚非球面镜片。
2.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于：所述的非球面镜片为玻璃非球面镜片。
3.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于：所述的第一透镜群(1)包括从物侧至像侧依次设置的焦距为负的第一镜片(11)、焦距为正的第二镜片(12)和焦距为正的第三镜片(13),所述的第一镜片(11)和第二镜片(12)组成胶合镜片。
4.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于：所述的第二透镜群(2)包括从物侧至像侧依次设置的焦距为负的第四镜片(21)、焦距为负的第五镜片(22)和焦距为正的第六镜片(23)，所述的第五镜片(22)和第六镜片(23)组成胶合镜片。
5.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于：所述的第三透镜群(3)包括从物侧至像侧依次设置的焦距为正的第七镜片(31)、焦距为正的第八镜片(32)和焦距为负的第九镜片(33)，所述的第七镜片(31)为非球面镜片，所述的第八镜片(32)和第九镜片(33)组成胶合镜片。
6.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于：所述的第四透镜群(4)包括从物侧至像侧依次设置的焦距为正的第十镜片(41)、焦距为正的第十一镜片(42)、焦距为负的第十二镜片(43)、焦距为负的第十三镜片(44)和焦距为正的第十四镜片(45)，所述的第十镜片(41)为非球面镜片，所述的第十一镜片(42)和第十二镜片(43)组成胶合镜片。
7.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于：所述的第三透镜群(3)的非球面镜片和第四透镜群(4)的非球面镜片的表面形状满足以下方程：
在公式中，参数c为半径所对应的曲率，r为径向坐标,其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数,当k系数小于-1时面形曲线为双曲线，等于-1时为抛物线，介于-1到0之间时为椭圆，等于0时为圆形，大于0时为扁圆形，α1至α8分别表示各径向坐标所对应的系数。
8.根据权利要求1所述的变焦镜头，其特征在于：所述的第一透镜群(1)与第三透镜群(3)之间的间隔为22.3mm，第二透镜群(2)与第三透镜群(3)之间的间隔为13.2-25.7mm，第三透镜群(3)与第四透镜群(4)之间的间隔为0.5-2.5mm，第四透镜群(4)与感光芯片(5)像面的距离为4.76-6.76mm。
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| CN201921295677.7U CN210155399U (zh) | 2019-08-09 | 2019-08-09 | 一种变焦镜头 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110441894A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-11-12 | 中山联合光电科技股份有限公司 | 一种变焦镜头 |
| CN111722384A (zh) * | 2020-07-27 | 2020-09-29 | 舜宇光学(中山)有限公司 | 一种变焦镜头 |
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2019
- 2019-08-09 CN CN201921295677.7U patent/CN210155399U/zh active Active
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